Les TADF-OLED bleus sont confrontés à des problèmes de perte d'efficacité et de dégradation des matériaux plus prononcés que leurs homologues verts et rouges, en raison de la formation d'excitons à haute énergie par le biais de réactions bimoléculaires d'états excités à longue durée de vie.

Pour ouvrir la voie aux futures applications TADF-OLED, il est crucial de développer des molécules TADF bleues avancées avec des durées de vie d'excitons extrêmement courtes, idéalement à l'échelle de la nanoseconde. Il est souhaitable mais difficile d'obtenir simultanément un rendement quantique de photoluminescence élevé (PLQY), une durée de vie ultracourte des excitons et une extinction à concentration supprimée dans les matériaux TADF.

Dans une étude publiée dans Advanced Materials , un groupe de recherche dirigé par le professeur Lu Canzhong de l'Institut de recherche du Fujian sur la structure de la matière de l'Académie chinoise des sciences a rapporté une nouvelle stratégie de conception de matériaux TADF bleus haute performance et a développé un matériau TADF bleu avec une efficacité d'émission élevée, durée de vie d'émission nanoseconde et extinction de concentration efficacement supprimée, permettant la réalisation d'OLED bleues non dopées et dopées de haute performance.

Les chercheurs ont conçu et synthétisé une molécule TADF de type accepteur-donneur-accepteur (A-D-A), à savoir 2BO-sQA, portant un donneur de dispirofluorène-quinolinoacridine (sQA) et deux accepteurs cofaciaux de triarylbore (BO) pontés par l'oxygène qui sont presque orthogonaux au sQA. donateur.

Cette structure moléculaire unique facilite l’obtention d’un écart énergétique singulet-triplet extrêmement étroit, accélérant ainsi le croisement intersystème inverse et obtenant des durées de vie d’émission ultra-courtes. Une durée de vie de fluorescence retardée aussi courte est rare dans les matériaux TADF à haut rendement et devrait être bénéfique pour atténuer l'annihilation des excitons dans la couche émettrice et supprimer la perte d'efficacité à des niveaux de luminance élevés.

La rigidité moléculaire et les interactions intramoléculaires inhibent également efficacement les transitions non radiatives, garantissant ainsi une efficacité d'émission élevée. L'architecture moléculaire A-D-A tridimensionnelle rigide peut supprimer efficacement l'extinction des émissions causée par l'agrégation à des concentrations de dopage élevées. Les films contenant du 2BO-sQA, avec des concentrations allant de 10 % en poids à 100 % en poids, présentent des PLQY élevés de 99 % à 86 %.

Les OLED utilisant 2BO-sQA comme émetteur luminescent terminal ont démontré d'excellentes caractéristiques électroluminescentes sans dépendance significative à la concentration, maintenant des efficacités quantiques externes maximales (EQEmax) à plus de 30 % pour des concentrations de dopage allant de 10 à 70 % en poids. Remarquablement, l'OLED bleue non dopée a atteint un EQE maximum record de 26,6 % avec une légère diminution de l'efficacité de 14,0 % à une luminance de 1 000 cd m ^-2 . .

Les OLED à hyperfluorescence utilisant le 2BO-sQA comme sensibilisateur et le v-DABNA comme dopant terminal ont permis d'obtenir une émission bleu profond à bande étroite avec des EQE élevés allant jusqu'à 32,3 %. L'EQE roll-off à 1 000 cd m ^-2 a diminué de manière significative, passant de 40,1 % pour le dispositif de contrôle à 14,5 % pour l'OLED à hyperfluorescence avec 40 % en poids de 2BO-sQA, probablement attribuée à la courte durée de vie de l'exciton du sensibilisateur.

Ces résultats ont démontré le potentiel du 2BO-sQA en tant que sensibilisateur pour obtenir des OLED à hyperfluorescence bleu profond de haute performance.

Cette étude apporte un nouvel éclairage sur le développement de matériaux TADF bleus idéaux qui présentent simultanément une efficacité d'émission élevée, une durée de vie des excitons ultracourte et une extinction à concentration supprimée, qui sont hautement souhaitables pour obtenir des OLED bleues hautes performances.